设计模式(6) : 原型模式

定义:

• 指原型实例指定创建对象的种类, 并且通过拷贝这些原型创建新的对象.

不需要知道创建的类型, 不调用构造函数

类型:

• 创建型

使用场景

• 类初始化消耗较多资源
• 创建过程比较复杂
• 循环体中创建大量的对象

coding

• 场景: 一个非常常见的发送邮件系统, 需要给中奖者发送中奖通知邮件
  邮件类Mail, 包含标题, 发送人, 接收人, 发送内容

public class Mail{
    private String subject;
    private String sendFrom;
    private String sendTo;
    private String content;
    // get and set...
}

工具类, 负责发送邮件并记录

public class MailUtil {
    public static void sendMail(Mail mail){
        String outputContent = "标题:{0}, 发送到:{1}, 发送内容:{2}, 发送人:{3}";
        System.out.println(MessageFormat.format(outputContent,
                mail.getSubject(),
                mail.getSendTo(),
                mail.getContent(),
                mail.getSendFrom()));
    }
}

Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            Mail mail = new Mail();
            mail.setSubject("中奖通知");
            mail.setSendTo(i + "@163.com");
            mail.setContent("恭喜您，中奖了, 请登陆******了解详情");
            mail.setSendFrom("中国福彩");
            MailUtil.sendMail(mail);
        }
    }
}

成功的给中奖者发送了邮件, 在这个循环中, 我创建了10个Mail对象, 调用了40次set方法, 并且这40次set中 邮件的标题, 内容, 发送者都是一模一样的, 假设创建Mail对象是一个比较耗费资源的操作,或者set标题,发送人或者其他的属性还需要额外的权限校验, 当发送的数量较大时, 程序运行的效率就大打折扣了

用原型模式来优化这个业务.
为Mail 添加cloneable实现

public class CloneAbleMail implements Cloneable{
    private String subject;
    private String sendFrom;
    private String sendTo;
    private String content;
    // get and set...
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

测试

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneAbleMail mail = new CloneAbleMail();
        mail.setSubject("中奖通知");
        mail.setContent("恭喜您，中奖了");
        mail.setSendFrom("中国福彩");
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            CloneAbleMail cloneMail = (CloneAbleMail) mail.clone();
            cloneMail.setSendTo(i + "@163.com");
            MailUtil.sendMail(cloneMail);
        }
    }
}

先创建一个邮件发送的模板, 包含标题,内容和发送人, 循环体中只需要获取clone到的邮件, 设置接收人之后发送即可, 减少了对象的创建和属性设置的次数

深拷贝与浅拷贝

clone 方法中存在一个容易忽视的点, 如果忽略了这点很有可能程序的运行结果会出乎意料, 这就是 深拷贝与浅拷贝

源码中的应用

clone 在JDK中的应用非常广泛, 例如最常用的ArrayList
它 实现了 clone 接口, 并且重写了clone方法

public Object clone() {
        try {
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
    }

Arrays.copyOf(elementData, size); 最终调用了System.arraycopy, 最终得到的list,与原List完全相同但是如果修改了源list或者clone出的list, 二者都不会受到影响(深拷贝), 这一点非常有用, 因为经常会碰到希望对一个列表进行一些操作, 这些操作有可能会导致list中的内容发生变化,但是又希望保留一个list的副本做备份,或者进行其他的操作, 这时使用clone方法, 既简单又高效

优点:

• 性能高
• 创建简单

缺点:

• 必须重写 clone 方法
• 对克隆复杂对象或者对克隆出对象进行复杂改造时容易引入风险(深拷贝, 浅拷贝要运用得当)

github源码